2. skupina PS, ns 2 Beryllium, hořčík, vápník, stroncium, baryum, (radium)

1. 2. skupina PS, ns2Beryllium, hořčík, vápník, stroncium, baryum, (radium) Kovy alkalických zemin • typické kovy • chemie Be a Mg se poněkud liší od chemie alkalických zemin • Be tvoří řadu sloučenin s kovalentní vazbou • elektropozitivita ve skupině roste směrem dolů • typický oxidační stupeň II+

2. Některé vlastnosti prvků 2. skupiny PS

3. Beryllium Výskyt beryllia: Výroba beryllia: (lze použít i kryolit Na3AlF6)

4. Vlastnosti beryllia • t.t. 1300 °C • Chemie Be se podobá chemii Al – diagonální podobnost • S vodou reaguje neochotně (pokrývá se vrstvičkou tvorby špatně rozpustného hydroxidu na povrchu) • Rozpouští se v kyselinách za vzniku H2, ve vodných roztocích neexistuje, ale pouze v podobě hydratovaných iontů • V konc. HNO3 se pasivuje • Rozpouští se a roztocích alkalických hydroxidů – je amfoterní • V přítomnosti ligandů tvoří ochotně tetraedrické komplexy – SP3( Td) • Rozpustné sloučeniny beryllia jsou jedovaté !!

5. Sloučeniny beryllia Jednoduché sloučeniny beryllia: Mohsova stupnice tvrdosti 9 Halogenidy beryllia Be(OH)2 + 2HFBeF2. 4H2O BeF2 + 2F-[BeF4]2- Ostatní halogenidy se připravují přímou syntézou nebo reakcí se suchým HHal

6. Sloučeniny beryllia Hydrid beryllnatý Příprava:(nelze připravit přímou syntézou) BeCl2  +  2 LiH     BeH2  +  2 LiCl Hydrolýza: BeH2  +  H2O      Be(OH)2  +  H2 Solvolýza: zde konkrétně methanolýza vysoce polymerní BeH2 +  CH3OH     Be(OCH3)2  +  H2

7. Komplexní sloučeniny beryllia Ve vodě sloučeniny beryllnaté pomalu hydrolyzují: Komplexní fluoridy: Další komplexy: acetylacetonát beryllnatý

8. Organokovové sloučeniny beryllia (přímá vazba Be – C) sendvičový typ komplexu

9. Použití beryllia a jeho sloučenin • Okénka rtg. a GM trubic – málo absorbuje záření • Berylliové bronzy • Výroba tritia

10. Hořčík Výskyt hořčíku: epsomitMgSO4.7H2O karnalitKCl.MgCl2 olivín(MgFe)2SiO4 mastek (talek) Mg3Si4O10(OH)2 azbestuMg3Si2O5(OH)4 spinel(polodrahokam)MgAl2O4 Výroba hořčíku: 300 000 tun/rok 2 MgO.CaO  +  FeSi    2 Mg  +  CaSiO4  +  Fe ferrosilicium elektrolýza taveniny MgCl2

11. Vlastnosti hořčíku • S vodou reaguje neochotně (pokrývá se vrstvičkou tvorby špatně rozpustného hydroxidu na povrchu) • Rozpouští se v kyselinách za vzniku H2, ve vodných roztocích existuje v podobě v podobě hydratovaných iontů • Nerozpouští se roztocích alkalických hydroxidů – není amfoterní • hoří i ve vodních parách (nelze hasit vodou)

12. Hydrid hořečnatý přímá syntéza za tlaku 20 MPa a katalýzy MgI2 Mg   +  H2 MgH2 Reakce s vodou a alkoholy: (analogické jako u Be) MgH2  +  H2O      Mg(OH)2  +  H2 MgH2 +  CH3OH     Mg(OCH3)2  +  H2

13. Ostatní binární sloučeniny hořčíku Karbidy: Nitrid: Halogenidy: bezvodé jsou méně stabilní jako beryllnatá analoga F- - špatně rozpustný 2MgCl2+  H2O   Mg2OCl2  +  2 HCl (termický rozklad) podstata tuhnutí tzv. Sorellova cementu …. směs žíhaného Mg(OH)2 a konc. roztoku MgCl2 – tuhne během několika hodin Hydroxid: Mg  +  SMgS Sulfid: ve vodě hydrolyzuje 2MgS+  2 H2O      Mg(OH)2  +  Mg(HS)2 Mg(HS)2   +  H2O     Mg(OH)2  +  H2S

14. Významné soli hořčíku Uhličitany: nerozpustné Analyticky významná reakce pro gravimetrické stanovení fosforu: Chloristan hořečnatý jako jedno z nejlepších sušidel:

15. Organokovové sloučeniny hořčíku Grignardova činidla: RX = alkyl- nebo arylhalogenid krystalují jako dietherát Používají se k alkylacím nebo arylacím: R—X  +  R´— MgX    R — R´  +   MgX2 2R — MgX  +  CdBr2   R2Cd  +   MgBr2 4 Ph — MgBr   +  K[BF4]   K[B(Ph)4]  +  4 MgBrF

16. Významné komplexní sloučeniny hořčíku porfin sendvičový komplex hořčíku s cyklopentadienem Chlorofyl

17. Použití hořčíku Hořčík je technicky velmi důležitý kov, používaný zejména ve slitinách jako konstrukční materiál zvláště v letectví, automobilovém průmyslu a v raketové technice. MgO jako pálená magnézie Grignardova činidla v organické syntéze

18. Vápník, stroncium, baryum Zdroje vápníku: vápenec (kalcit) fluorit X = F, OH Zdroje stroncia: Zdroje barya: Výroba: elektrolýza tavenin chloridů Pozn.: rozpustné sloučeniny barya jsou jedovaté

19. Sloučeniny kovů alkalických zemin HydridyMH2: přímá syntéza, reagují s vodou – pohotový zdroj vodíku Karbid a kyanamid vápenatý: slouží jako hnojivo výroba deuterovaného amoniaku Nitridy: Ca + S CaS Sulfidy: BaSO4  +   2 C    BaS  +  CO2

20. Sloučeniny kovů alkalických zemin Oxidy: připravují se kalcinací (žíháním) uhličitanů při cca 900 °C CaCO3CaO  +  CO2 pálené vápno Hydroxidy: CaO + H2O Ca(OH)2 součást malty hašení vápna Ca(OH)2  +  MgCl2     Mg(OH)2  +  CaCl2 slouží k získávání Mg z mořské vody Peroxidy: Ca(OH)2  +  H2O2CaO2.8 H2O  +  2 H2O 2 BaO + O2 2 BaO2 žíhání při 500 °C BaO2  +  H2SO4     H2O2  +  BaSO4 tato reakce dříve sloužila k výrobě H2O2

21. Sloučeniny kovů alkalických zemin Halogenidy: Fluoridy: obecně málo rozpustné CaF2 se používá pro výrobu fluoru elektrolýzou jeho taveniny Chloridy: CaCl2. 2 H2O CaCl2 bezv. – používá se jako sušidlo (lze jej zahřátím regenerovat) Všechny bezvodé halogenidy kovů alkalických zemin jsou rozpustné v řadě organických rozpouštědel (alkoholy, ethery aj.).

22. Soli kovů alkalických zemin Dusičnan vápenatý (ledek vápenatý):slouží jako hnojivo Uhličitan vápenatý: tvoří celá pohoří kalcit aragonit Krasový jev: CaCO3 + H2O+ CO2 Ca(HCO3)2 Vznik Ca(HCO3)2 je příčinou přechodné tvrdosti vody

26. Kyslíkaté sloučeniny kovů alkalických zemin Fosforečnany: nerozpustný rozpustný Sírany: málo rozpustné sloučeniny CaSO4– jeho přítomnost ve vodě způsobuje její trvalou tvrdost Pozn.: Nedodržení režimu dehydratace vede ke vzniku bezvodého CaSO4, který pak vede k tomu, že sádra netuhne. BaSO4(baryt) – velmi nerozpustná sloučenina (gravimetrcké stanovení síranů nebo barya). Používá se jako pigment a jako kontrastní látka při rtg. vyšetření trávicího traktu.

27. Tendence v rozpustnostech sloučenin kovů alkalických zemin Málo rozpustné jsou:hydroxidy,sírany,oxaláty,uhličitany, chromany, fosforečnany,fluoridy malá rozpustnost růst velká rozpustnost

28. Komplexy kovů alkalických zemin • Tvorba komplexů není typická. • Jsou známy komplexy s vícedentátními ligandy typu EDTA a s makrocyklickými ligandy